Выделение америция-241 из диоксида плутония с применением высококонцентрированного озона и фосфорсодержащих сорбентов

• Автор: Шумилова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Химия плутония, америция и РЗЭ
1.1.1. Химия плутония
1.1.2. Химия америция
1.1.3. Основные свойства РЗЭ
1.2. Методы растворения диоксида плутония
1.2.1. Растворение диоксида плутония в азотной кислоте
1.2.2. Растворение диоксида плутония в азотной кислоте в присутствии комплексообразователей
1.2.3. Окислительно-восстановительное растворение диоксида плутония в присутствии медиаторов
Восстановительное растворение
Окислительное растворение
1.3. Методы разделения плутония и америция
1.3.1. Экстракционные методы
1.3.2. Сорбционные методы
Применение катионитов
Применение анионитов
1.4. Методы разделения америция и РЗЭ
1.4.1. Осадительные методы разделения
1.4.2. Экстракционные методы разделения
Нейтральные фосфорорганические экстрагенты
Бидентатные нейтральные фосфорорганические соединения
Кислые фосфорорганические экстрагенты
1.4.3. Сорбционные методы разделения актиноидов и лантаноидов
Применение катионитов

Метод вытеснительной комплексообразующей хроматографии (ВКХ)

Применение анионитов
1.4.4. Технологии фракционирования ТПЭ и РЗЭ
Глава 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Методики приготовления растворов
2.2. Методики проведения экспериментов
2.3. Методики проведения анализов
2.4. Оборудование
Глава 3. РАСТВОРЕНИЕ ДИОКСИДА ПЛУТОНИЯ
3.1. Растворение Г02 в присутствии Се(1У)/Се(Ш) в качестве медиатора и озона
3.1.1. Влияние концентрации озона в озон-кислородной смеси на скорость растворения оксидов актинидов в азотной кислоте в присутствии ионов Се(1У)
3.2. Растворение Ри02 в присутствии Ат(У1,У)/Ат(Ш) в качестве медиатора и высококонцентрированного озона
3.2.1. Окисление Ри02 озоном в растворах 3,0 моль/дм3 Н1ЧОз, содержащих Аш(Ш)
3.2.2. Окисление Аш(Ш) озоном в растворах азотной кислоты
Глава 4. РАЗДЕЛЕНИЕ ПЛУТОНИЯ И АМЕРИЦИЯ
Глава 5. РАЗДЕЛЕНИЕ АМЕРИЦИЯ И РЗЭ
Результаты
Выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Широкое использование в последние годы радионуклида америция-241 обусловлено применением нейтронных источников на основе америций-бериллиевых смесей в процессе разведки органического топлива. Кроме того, все больший интерес к этому радионуклиду проявляют ученые, работающие в области ядерной медицины. Для обеспечения потребностей в америции-241 необходим поиск новых эффективных методик его выделения. Решение этой задачи является весьма важной и актуальной проблемой. Исходным сырьем для получения америция-241 служит диоксид плутония, накапливающийся при переработке облученного ядерного топлива энергетических реакторов. Диоксид плутония - соединение трудно растворимое. Одним из направлений решения основной задачи является увеличение скорости растворения диоксида за счет применения высококонцентрированного озона и медиаторов - церия (при растворении диоксида плутония малой выдержки) или америция (при растворении выдержанного диоксида плутония). Для получения чистых препаратов плутония и америция широко применяется сорбционное разделение на высокоосновном анионите ВП-1АП. Производство этого сорбента на сегодняшний день остановлено. Кроме того, данная схема обладает существенным недостатком - в результате проведения процесса в концентрированной азотной кислоте образуется значительное количество нитратных отходов. Опираясь на литературные данные о том, что фосфорсодержащие группы являются селективными по отношению к четырехзарядным катионам, в качестве альтернативного и более выгодного способа предлагается исследовать возможность сорбционного разделения на фосфорсодержащем катионите. В случае растворения диоксида плутония малой выдержки, когда в качестве медиатора выступает церий, актуальным становится вопрос разделения америция и редкоземельных элементов (РЗЭ). Для его решения рассматривается метод вытеснительной комплексообразовательной хроматографии, где в качестве ионообменной

достигается за 30-60 минут, установлена возможность количественной десорбции плутония с сорбента растворами азотной кислоты более 3 моль/дм3. Трехвалентные актиноиды в динамических условиях из азотнокислых солевых растворов сорбентом не сорбируются, что может, по мнению авторов, быть использовано для отделения плутония от трехвалентных актиноидов и лантаноидов [69].
Кроме того, упоминается о селективности по отношению к Ри(1У) в сильнокислых растворах сорбента ПОЛИОРГС 4-н [70]. Сорбент
ПОЛИОРГС 4-н относится к классу «наполненных» волокнистых сорбентов, содержащих в качестве наполнителя полимерные сорбенты на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом с функциональными группами гетероциклических аминов. Несмотря на вышеперечисленные достоинства предлагаемых волокнистых сорбентов, область их применения ограничивается аналитикой.
В заключение этого раздела можно сказать, что использовать аниониты предпочтительно при разделении смеси актиноидов в различных состояниях окисления. Разделение макроколичеств трехвалентных ТПЭ, имеющих весьма схожие химические свойства, удобнее проводить на катионитах (особенно при повышенной температуре и давлении).
В последнее время большое внимание уделяют разработке различных типов твердофазных экстрагентов, представляющих собой полимерные или минеральные матрицы, на которых различными способами (ковалентно или нековалентно) закреплены органические соединения, применяемые в жидкостной эктракции (КМФО, ТОФО, ТБФ, фосфинаты и фосфонаты, амиды и диамиды, амины, макроциклические соединения и другие) [71]. В качестве матриц для твердофазных экстрагентов используют макропористые акрилатные полимеры (АтЬегШе ХАБ 7, АтЬегсЬгот СО-71), сополимеры стирола и дивинилбензола (АтЬегШе ХАБ 2, 4 и 16, Vofatit ЕР 60 и другие), алкилированные силикагели, углеродные материалы, полипропиленовые волокна и прочее. Для извлечения радионуклидов из азотнокислых растворов